Inaugural-Dissertation zur Erlangung der medizinischen Doktorwürde an den Medizinischen Fachbereichen der Freien Universität Berlin

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1 Aus der Klinik für Anaesthesiologie und operative Intensivmedizin des Klinikums Benjamin Franklin der Freien Universität Berlin Leiter: Univ.-Prof. Dr. med. Christoph Stein Die Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs bei Patienten mit Sepsis. Ein Methodenvergleich zwischen der Berechnung mit der Fickschen Formel und der indirekten Kalorimetrie. Inaugural-Dissertation zur Erlangung der medizinischen Doktorwürde an den Medizinischen Fachbereichen der Freien Universität Berlin vorgelegt von Dagmar Bischoff aus Minden

2 Referent: Herr Professor Dr. med. Walter Schaffartzik Korrefenrent: Herr Professor Dr. med. Christoph Stein Gedruckt mit Genehmigung des Fachbereichs Humanmedizin der Freien Universität Berlin Promoviert am

3 1 Inhaltsverzeichnis Seite 1. Einführung Physiologische Grundlagen des Sauerstofftransportes Der Sauerstofftransport bei kritisch kranken Patienten Meßmethoden des Sauerstofftransportes Kalkulation von VO 2 und DO 2 mit Hilfe der Fickschen Formel Kalorimetrie Direkte Kalorimetrie Indirekte Kalorimetrie Meßprinzip Geschlossene Systeme Offene Systeme Methodische Probleme Metabolic Monitor Anwendungsgebiete 9 2. Ziel der Untersuchung Material und Methodik Patienten Methodik Kalkulation mit der Fickschen Formel Indirekte Kalorimetrie Berechnungen Untersuchungsprotokoll Statistische Auswertung 20

4 2 Seite 4. Ergebnisse Diskussion Ergebnisse der vorliegenden Studie Vergleich mit anderen Studien Effekte von Dobutamin Statistische Probleme Probleme der Meßmethoden des Sauerstofftransportes Fehlerquellen der indirekten Kalorimetrie Fehlerquellen der Kalkulation mit Hilfe der Fickschen Formel Pulmonaler Sauerstoffverbrauch Erhöhter pulmonaler Sauerstoffverbrauch bei Pneumonie Koronarer Blutfluß über die Venae Thebesiae Vergleich zwischen der Kalkulation mit Hilfe der Fickschen Formel und der Spirometrie Zunahme der Methodendifferenz und zunehmende Streuung der Differenzen bei hohem VO Klinischer Nutzen der indirekten Kalorimetrie beim kritisch kranken Patienten Zusammenfassung Literatur Danksagung Lebenslauf 56

5 42 7. Literatur 1. Nunn JF: In: Nunn`s Applied Respiratory Physiology, 4th edition. Butterworth Heinemann Ltd, Malinowski T, Sheldon RL, Branson R: Respiratory monitoring in the intensive care unit. In: Wilkins RL, Sheldon RL, Krider SJ (eds.): Clinical Assessment in Respiratory Care, 2nd editio. The C.V. Mosby Company, 1990: Reinhart K: Monitoring of O 2 transport and tissue oxygenation in septic shock. In: Reinhart K, Eyrich K (eds). Clinical aspects of O 2 transport and tissue oxygenation. Springer, Berlin Heidelberg New York, 1989: Vincent JL: The relationship between oxygen demand, oxygen uptake and oxygen supply. Int Care Med 6 (Suppl 2), 1990: Reinhart K: Zum Monitoring des Sauerstofftransportsystems. Anaesthesist 37, 1988: Shoemaker WC, Appel PL, Kram HB: Incidence, physiologic description, compensatory mechanisms, and therapeutic implications of monitored events. Crit Care Med 17 (12), 1989: Pinsky MR, Schlichtig R: Regional oxygen delivery in oxygen supply-dependent states. Int Care Med 16 (Suppl 2), 1990:

6 43 8. Danek SJ, Lynch JP, Weg JG, Dantzker DR: The dependence of oxygen uptake and oxygen delivery in the Adult Respiratory Distress Syndrome. Am Rev Resp Dis 122, 1980: Mohsenifar Z, Goldbach P, Tashkin DP, Campisi DJ: Relationship between O 2 -delivery and O 2 -consumption in the Adult Respiratory Distress Syndrome. Chest 84, 1983: Tuchschmidt J, Oblitas D, Fried JC: Oxygen consumption in sepsis and septic shock. Crit Care Med 19 (5), 1991: Dantzker DR, Foresman B, Gutierrez G: Oxygen supply and utilization relationships. A reevaluation. Am Rev Respir Dis 143, 1991: Hankeln KB, Gronemeyer R, Held A, Böhmert F: Use of continuous noninvasive measurement of oxygen consumption in patients with adult respiratory distress syndrome following shock of various etiologies. Crit Care Med 19 (5), 1991: Shoemaker WC, Appel PL, Kram HB: Measurement of tissue perfusion by oxygen transport patterns in experimental shock and in high-risk surgical patients. Int Care Med 16 (Suppl 2), 1990: Shoemaker WC, Appel PL, Kram HB: Tissue oxygen debt as a determinant of lethal and nonlethal postoperative organ failure. Crit Care Med 16 (11), 1988:

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8 Civetta JM: Critical illness - The non-steady state. Surg Forum 23, 1972: Kemper M, Weissman C, Damask MC, et al: Variability of oxygen consumption and carbon dioxide production in the critically ill patient. Respir Care 28, 1983: Ferrannini E: The theoretical bases of Indirect Calorimetry: A Review. Metabolism 37 (3), 1988: Webb P: The measurement of energy expenditure. J Nutr 121, 1991: Dietrich KA, Romero MD, Conrad SA: The technique of measuring energy expenditure at the bedside. J Crit Ill 4 (7), 1989: Keidel W-D: Indirekte Kalorimetrie. In: Kurzgefaßtes Lehrbuch der Physiologie, 6. Auflage. Georg Thieme Verlag, 1985: Browning JA, Linberg SE, Turney SZ, Chodoff P: The effects of a fluctuating FiO 2 on metabolic measurements in mechanically ventilated patients. Crit Care Med 10 (2), 1982: Ultman JS, Bursztein S: Analysis of error in the determination of respiratory gas exchange at varying FiO 2. J Appl Physiol 50 (1), 1981:

9 Braun U, Turner E, Freiboth K: Ein Verfahren zur Bestimmung von O 2 -Aufnahme und CO 2 -Abgabe aus den Atemgasen beim beatmeten Patienten. Anaesthesist 31, 1982: Takala J, Keinänen O, Väisänen P, Kari A: Measurement of gas exchange in intensive care: Laboratory and clinical validation of a new device. Crit Care Med 17, 1989: Braun U, Zundel J, Freiboth K, Weyland W, Turner E, Heidelmeyer CF, Hellige G: Evaluation of methods for indirect calorimetry with a ventilated lung model. Int Care Med 15, 1989: Weyland W, van der Horst J, Weyland A, Reiter M, Freiboth K, Braun U: Validierung der Gasaustausch-Monitoringfunktion des Engström-Elvira-Beatmungsgerätes. Anaesthesist 41, 1992: Weyland W, Weyland A, Gefeller O, Al-Soufi S, Sydow M, Braun U: A ventilator with an integrated gas-exchange monitoring function. Crit Care Med 22, 1994: Westenskow DR, Cutler CA, Wallace WD: Instrumentation for monitoring gas exchange and metabolic rate in critically ill patients. Crit Care Med 12 (3), 1984: Damask MC, Weissman C, Askanazi J, Hyman AI, Rosenbaum SH, Kinney JM: A systematic method for validation of gas exchange measurement. Anaesthesiology 57, 1982:

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18 55 8. Danksagung Mein erster Dank gilt Herrn Professor Dr. med. Walter Schaffartzik für die Überlassung des Dissertationsthemas und für die kritische Diskussion bei der Fertigstellung meiner Arbeit. Herrn Oberarzt Dr. med. Carsten Sanft danke ich für die organisatorische und klinische Betreuung der Studie sowie seiner Unterstützung bei der Anfertigung des Manuskripts. Dem Team der Abteilung für medizinische Statistik des Klinikums Benjamin Franklin der Freien Universität Berlin danke ich für die Hilfe bei der statistischen Auswertung der Daten. Ich möchte mich auch bei den Patienten beziehungsweise ihren Angehörigen bedanken, die die Einwilligung zu dieser Studie gaben. Nicht zuletzt danke ich meinem Bruder stud. ing. Andreas Bepperling für die gute Zusammenarbeit.

19 56 9. Lebenslauf Angaben zur Person Name: Vorname: Geburtstag und ort: Wohnort: Bischoff Dagmar in Minden Werther Str. 118, Bielefeld Schulbildung und Studiengang Grundschule Windheim-Döhren Städtisches Gymnasium Petershagen Allgemeine Hochschulreife Studium der Medizin an der Freien Universität Berlin Ärztliche Tätigkeit Arzt im Praktikum in der I. Inneren Abteilung des Auguste-Viktoria-Krankenhauses, Berlin Chefarzt Prof. Dr. med Meyer Weiterbildungsassistenz in einer internistisch-kardiologischen Praxisgemeinschaft Weiterbildungassistenz in der Kardiologischen Abteilung des Herz- und Diabeteszentrums Nordrhein-Westfalen Chefarzt Prof. Dr. med Horstkotte Seit Weiterbildungsassistenz in der I. Medizinischen Klinik des Franziskus-Hospitals, Bielefeld Chefarzt Priv.-Doz. Dr. med Steffen

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